2017培訓(xùn)課件0-1膜組件

膜組件YHQmembraneseparationmodule膜組件（module）膜分離組件基本含義提高膜的工作效率，在單位面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大的膜面積，通常將膜以某種形式組裝在一個(gè)基本單元設(shè)備內(nèi)，在一定的驅(qū)動(dòng)力作用下，完成混合液中各組分的分離構(gòu)成膜膜元件反滲透裝置膜是膜分離過(guò)程的基礎(chǔ)膜組件是工程應(yīng)用的直接體現(xiàn)多個(gè)單元組件與附屬設(shè)施的合理配置構(gòu)成膜裝置膜裝置由膜組件、儀表、閥門、高壓泵、保安過(guò)濾器、就地控制盤柜和機(jī)架組成的可獨(dú)立運(yùn)行的成套單元膜設(shè)備稱為膜裝置

板框式螺旋卷式中空纖維式管式毛細(xì)管式膜元件性能要求（1）對(duì)膜有良好的支撐，保證器件內(nèi)部沒(méi)有死角，水流通暢，密封性能保證沒(méi)有原料液和滲透液之間的滲漏；（2）具有良好流道設(shè)計(jì)和流動(dòng)狀態(tài)，有效防止?jié)獠顦O化；（3）能耗小，分離效率高；（4）膜的有效裝填密度大，安裝和更換容易；（5）性價(jià)比高，維護(hù)簡(jiǎn)單。板框式螺旋卷式中空纖維式管式毛細(xì)管式板框式裝置

（plate-and-framemodule）板框式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)：承壓板→兩側(cè)裝微孔板→兩面裝有反滲透膜→多塊板重疊→長(zhǎng)螺栓固定承壓板、多孔板、平板膜、壓力容器優(yōu)點(diǎn)（1）膜板式膜塊可就地更換，可對(duì)自組件卸下的膜板或模塊進(jìn)行膜擦洗。

（2）薄溝組件有較高的裝填密度和低的存留料液體積。

（3）許多平板超濾組件各膜在其支撐板上均有其透過(guò)液出口。

（4）膜材料選擇范圍廣。

（5）結(jié)構(gòu)牢固、能承受高壓、EDI支承板相當(dāng)于過(guò)濾板，它的兩側(cè)表面有窄縫。其內(nèi)胞有供透過(guò)液通過(guò)的通道，支承板的表面與膜相貼，對(duì)膜起支撐作用。導(dǎo)流板相當(dāng)于濾框，但與板框壓濾機(jī)不同，由導(dǎo)流板導(dǎo)流流過(guò)膜面，透過(guò)液通過(guò)膜，經(jīng)支撐板面上的窄縫流人支撐板的內(nèi)腔，然后從支撐板外側(cè)的出口流出。料液沿導(dǎo)流板上的流道與孔道一層層往上流，從膜器上部的出口流出，即為過(guò)程的濃縮液。導(dǎo)流板面上設(shè)有不同形狀的流道，以使料液在膜面上流動(dòng)時(shí)保持一定的流速與湍動(dòng)，沒(méi)有死角，減少濃差極化和防止微粒、膠體等的沉積。

缺點(diǎn)

（1）膜的周邊的密封及膜的進(jìn)出口孔處與支撐板、隔網(wǎng)的密封復(fù)雜和困難。

（2）膜更換費(fèi)時(shí)，清洗維修也不太方便。

（3）組件拆而復(fù)裝時(shí)，很難精確復(fù)位，易泄漏。

（4）液流狀態(tài)差、易造成濃差極化，具有進(jìn)料液隔網(wǎng)的平板組件易發(fā)生粒子堵塞污染。由于結(jié)構(gòu)和裝配過(guò)程的復(fù)雜性，在大多數(shù)分離過(guò)程中已經(jīng)被淘汰板框式膜元件常用于電滲析過(guò)程另外由于可以實(shí)現(xiàn)拆卸，在實(shí)驗(yàn)室研究過(guò)程中可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。MBR板框式螺旋卷式中空纖維式管式毛細(xì)管式螺旋卷式膜組件

（SW組件，spiral-woundmodule）卷式組件的基礎(chǔ)是平板膜

膜葉（Multi-envelope）

卷式膜元件是由多個(gè)膜袋纏繞在一開有孔洞的工程塑料中心集水管上制成。在兩張背面相向的膜中間夾一層多孔支撐材料(柔性透過(guò)液隔網(wǎng))，兩膜的三個(gè)邊緣均用環(huán)氧或聚氨酯膠黏劑密封黏結(jié)，兩張膜和一張透過(guò)液隔網(wǎng)形成一邊開口、三邊密封的“袋子”構(gòu)成膜葉，再在下面鋪上一層供給水/廢水通過(guò)的多孔透水隔網(wǎng)，然后將它們未黏結(jié)的開口邊緣一端黏貼在多孔集水管上，繞管卷成螺旋卷簡(jiǎn)便形成一個(gè)卷式膜組件。23.卷式ＲＯ膜解剖圖Producttube集水管Feedwater原水Brineseal密封件Permeate滲透液Concentrate濃縮液ReverseOsmosismembraneRO膜Permeatecarrier滲透液流向Feedwater原水Tricot導(dǎo)布Meshspacer導(dǎo)網(wǎng)膜葉可以是多個(gè)，膜葉數(shù)目越多密封要求越高。多膜葉組件（Multi-envelopespiral-woundmodule），可以降低滲透?jìng)?cè)的壓力降，大型組件的膜葉數(shù)量可以達(dá)到30個(gè)。

2～6只6芯裝壓力容器中:6只1m長(zhǎng)膜組件串聯(lián)4芯裝壓力容器中:4只1m長(zhǎng)膜組件串聯(lián)卷式組件主要用于反滲透、填充床電滲析、氣體分離等，反滲透75%的市場(chǎng)份額是螺旋卷式膜元件卷式反滲透膜元件的優(yōu)點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)緊湊、單位體積內(nèi)膜的有效膜面積較大、占地面積?。唬?）制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單；（3）安裝和操作比較方便，更換時(shí)只需要換膜單元而無(wú)需要換筒體；（4）適合在低流速、低壓力下操作，低流速和低壓力降使能耗各類組件之最低；卷式反滲透膜元件的缺點(diǎn)（1）懸浮物固體含量高的水不適合，進(jìn)料液流道隔網(wǎng)易引起粒子堵塞污染，在使用過(guò)程中，膜一旦被污染，不易清洗，因而對(duì)原水預(yù)處理要求較高，不適合處理廢水。（2）流動(dòng)線路短；（3）壓力損耗大；（4）再循環(huán)困難；（5）膜的黏合減少膜有效面積，中等裝填密度；（6）容易發(fā)生濃差極化；（7）多單元系統(tǒng)檢修困難，適合低壓、低流速。——適合低壓、低流速、預(yù)處理要求高不適合處理廢水適用于海水和苦咸水淡化反滲透和納濾板框式螺旋卷式中空纖維式管式毛細(xì)管式中空纖維式裝置

（HF組件hollowfibermodule）中空纖維膜組件將膜材料制成外徑為80～400μm、內(nèi)徑為40～100μm的空心管，絲的外徑與內(nèi)徑之比約為2：1，一般一個(gè)組件膜絲由幾千根甚至幾百萬(wàn)根中空纖維組成。將幾十萬(wàn)根中空纖維膜彎成U字形裝在耐壓容器中，即可組成膜組件裝置。中空纖維式裝置

（HF組件hollowfibermodule）中空纖維膜組件將膜材料制成外徑為80～400μm、內(nèi)徑為40～100μm的空心管，絲的外徑與內(nèi)徑之比約為2：1，一般一個(gè)組件膜絲由幾千根甚至幾百萬(wàn)根中空纖維組成。將幾十萬(wàn)根中空纖維膜彎成U字形裝在耐壓容器中，即可組成膜組件裝置。裝置的結(jié)構(gòu)組成如圖所示：含數(shù)十至近萬(wàn)根纖維的諸多集束兩端埋封在環(huán)氧或聚氨酯膠黏劑中，切割封頭裸露纖維空腔，形成管板。然后將管板封裝在水力學(xué)對(duì)稱的塑料或不銹鋼筒體內(nèi)，放置于管片封頭四周的O型環(huán)，在筒體內(nèi)形成有效密封，確保進(jìn)料液與透過(guò)液完全隔離。withclosed-enddesign

withopened-enddesign

中空纖維式膜元件膜液→空心紡絲→制成中空纖維→彎成U型→幾萬(wàn)到上百萬(wàn)根捆扎→粘牢→切口——（U型）中空纖維絲元件、承壓外殼、導(dǎo)流網(wǎng)、多孔支撐板杜邦公司和道斯公司

結(jié)構(gòu)：中空纖維絲Ｕ形或一端封死，裝入壓力容器、離心澆鑄環(huán)氧樹脂密封、激光切割壓力水由外部進(jìn)入，中心管在中間，內(nèi)部收集B—5外徑50，內(nèi)徑24（裝填密度50%，2800萬(wàn)根，7850.3m2的滲透面積）B—9外徑84，內(nèi)徑42B—10

外徑98，內(nèi)徑414″

8″12″

優(yōu)點(diǎn)（1）中空纖維超濾組件的裝填密度高，存留料液體積少，單位體積裝填膜面積比率高（16000—30000m2/m3），可以使設(shè)備小型化。（2）可以反洗清洗。因中空纖維超濾膜是自支撐膜，無(wú)非織布和多孔管等支撐體與附其上的聚合物膜在反壓差下聚合物膜可能脫裂之問(wèn)題的緣故。（3）在相對(duì)低的體積流量下，便可獲得高的傳質(zhì)速率，即高的剪切速率。因?yàn)橹锌绽w維超濾膜管腔直徑很小，較低的料液體積流量便可產(chǎn)生高剪切速率的緣故。（4）裝備緊湊，泵能耗低。（5）不需要支撐材料，中空纖維本身承壓高（6）比較易于檢修和現(xiàn)場(chǎng)更換膜絲缺點(diǎn)（1）膜面去污難，需要較苛刻的預(yù)過(guò)濾。為避免管腔細(xì)小的中空纖維超濾膜在其料液入口處堵塞，須對(duì)料液進(jìn)行較苛刻的預(yù)過(guò)濾，保證進(jìn)入組件的料液中最大粒子的粒徑小于中空纖維超濾膜管腔直徑的1/10。當(dāng)原料比較干凈時(shí)，可使用中空纖維膜器，如氣休分離和全蒸發(fā)。（2）膜替換費(fèi)用高。檢驗(yàn)和修補(bǔ)損壞的中空纖維膜十分繁瑣，因而即使有一根中空纖維膜損壞也須整個(gè)膜筒更換。（3）不宜處理黏稠液體。（4）難以發(fā)現(xiàn)損壞了的膜絲。膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖中空纖維膜組件

應(yīng)用：與濃差極化的關(guān)系、應(yīng)用前景的體現(xiàn)RO、NF、UF、MF、MBR等簾式組件MBR中空絲膜的另外一種組件形式是簾式組件，廢水資源化膜生物反應(yīng)器技術(shù)MBR的核心是高抗污染中空纖維簾式膜，中空絲膜沒(méi)有壓力外殼，直接裸露置于反應(yīng)池的水中。材料與強(qiáng)度不斷絲板框式螺旋卷式中空纖維式管式毛細(xì)管式管式裝置（tubularmodule）膜處于支撐體的內(nèi)部時(shí)，叫“內(nèi)壓管式組件”；膜處于支撐體的外部時(shí)，叫“外壓管式組件”。圓管式膜元件示意圖優(yōu)點(diǎn)（1）流動(dòng)溝（膜管管腔）直徑較大，抗粒子堵塞污染強(qiáng)，流動(dòng)狀態(tài)好，多屬于湍流流動(dòng)。適當(dāng)調(diào)節(jié)水流狀態(tài)就能防止膜的污染和堵塞，能夠處理合懸浮物的镕液。（2）流道大，壓力損失小，對(duì)預(yù)處理要求不高，可處理高濃度懸浮液或黏稠液體。（3）無(wú)死角，便于化學(xué)和機(jī)械清洗。它也可借助海綿球或窄棒物在管腔中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行膜的清洗。（4）安裝、拆卸、換膜和維修均較方便。易清洗（5）可以在現(xiàn)場(chǎng)更換獨(dú)立的單根膜管，方便地取出多根膜管組成的集束管芯。這些設(shè)計(jì)構(gòu)型減少膜的更換費(fèi)用，增加組件的使用壽命。缺點(diǎn)（1）設(shè)備投資高、操作費(fèi)用大。（2）單位體積內(nèi)裝填密度最低，小于100m2/m3，占地面積和空間體積大。（3）與板式膜組件比，膜的制備條件較難控制，而且管口密封較困難。（4）裝置體積大、制造的費(fèi)用較高。（5）泵能耗高。因泵能耗與流經(jīng)組件的料液體積流量和壓力降成正比，故管式組件的高流量和高壓力降導(dǎo)致其高泵耗能?；剞D(zhuǎn)式褶疊式組件

（elementoffoldmembrane/

pleatedmembranemodule）種類裝填密度m2/m3操作壓力透水量m3/m2d單位體積產(chǎn)水量流速m3/（m2·s）

板框式493/150

5.61.025000.3—0.6

管式330/21

5.61.023361—5

螺卷式660/245

5.61.026730.25-0.5

中空纖維式9200/1830

2.80.0736730.005

種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍板框式結(jié)構(gòu)緊湊，密封牢固，承受高壓，成膜工藝簡(jiǎn)單，膜更換方便，易于清洗，一張膜損壞不影響整體膜的堆積密度小。裝置成本高，水流狀態(tài)不好，易堵塞濃差極化嚴(yán)重，，支撐體結(jié)構(gòu)復(fù)雜適合中小規(guī)模，要求進(jìn)水水質(zhì)好管式膜容易更換，原水流動(dòng)狀態(tài)好，壓力損失較小，耐較高壓力，能處理含有懸浮物等易堵塞流水通道的溶液體系，預(yù)處理要求低，適合高懸濁液，內(nèi)壓管式水利條件好，易洗裝填密度小，成本高，占地大，外壓式，管口密封較困難

適于中、小容量規(guī)模，用于高污染和黏度大的液體，已商業(yè)化。

螺卷式膜填充密度大，結(jié)構(gòu)緊湊，可使用強(qiáng)讀好的平面膜制作，價(jià)格低廉，產(chǎn)水量高，運(yùn)行穩(wěn)定制作工藝和技術(shù)較復(fù)雜，密封較困難，易堵塞，不易清洗。預(yù)處理要求高適于大容量規(guī)模，進(jìn)水水質(zhì)好，已商業(yè)化中空纖維式裝填密度大，產(chǎn)水量高，濃差極化可以忽略，價(jià)格低成膜工藝復(fù)雜，預(yù)處理要求高，易堵塞，不易清洗大規(guī)模，進(jìn)水水質(zhì)好膜分離過(guò)程微濾MF超濾UF納濾NF反滲透RO卷式卷式微濾膜設(shè)備卷式超濾膜設(shè)備卷式納濾膜設(shè)備卷式反滲透膜設(shè)備管式管式微濾膜設(shè)備管式超濾膜設(shè)備管式納濾膜設(shè)備管式反滲透膜設(shè)備毛細(xì)管式毛細(xì)管式膜設(shè)備板式板式微濾膜設(shè)備板式超濾膜設(shè)備板式納濾膜設(shè)備板式反滲透膜設(shè)備中空纖維式中空纖維膜設(shè)備中空纖維膜設(shè)備中空纖維納濾膜設(shè)備中空纖維反滲透膜陶瓷陶瓷膜設(shè)備不銹鋼不銹鋼膜設(shè)備應(yīng)用膜組件的設(shè)計(jì)和選擇主要考慮應(yīng)用過(guò)程。由于膜組件類型各自的特點(diǎn)及各分離系統(tǒng)具體應(yīng)用情況和要求的不同，在設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該合理選擇有針對(duì)性的組件。選擇組件需要考慮的因素包括：（1）成本。（2）膜組件抗污染能力。（3）考慮是否對(duì)材料和操作條件有特殊要求。六種膜組件的傳質(zhì)特性參數(shù)比較組件類型水力直徑雷諾數(shù)傳質(zhì)系數(shù)中空纖維0.04100011管式1.02000014平板0.120009卷式0.150016攪拌池2.0100005轉(zhuǎn)動(dòng)式0.1400020

所屬公司公司規(guī)模管式膜卷式膜纖維系統(tǒng)陶瓷膜

RONFUFMF分離水ATM

小

√

美國(guó)

√

√

DESALOsmonics中等

√

美國(guó)√√√

√√DSS

小

√

丹